JP2013051028A - Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same - Google Patents

Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode for a high capacity nonaqueous electrolyte secondary battery including an active material layer which less likely to peel off from a collector, and to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery.SOLUTION: To provide a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery having a long and sheet-like collector, and a first active material layer formed on one surface of the collector, in which the thickness of the first active material layer decreases continuously or gradually in a predetermined direction from one end toward the other end of the collector in the longitudinal direction thereof, the first active material layer contains an active material composed of a complex oxide that contains Li and a transition metal element Me, and the filling rate of the active material in the first active material layer is 85-95%.

Description

本発明は、非水電解質二次電池用正極に関し、特に正極に含まれる活物質層の改良に関する。   The present invention relates to a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to improvement of an active material layer contained in the positive electrode.

近年、パソコン、携帯電話等の電子機器のモバイル化が急速に進んでいる。これらの電子機器の電源として、小型で軽量かつ高容量な二次電池が必要とされている。このような理由から、高エネルギー密度化が可能な非水電解質二次電池の開発が広くなされている。   In recent years, mobile devices such as personal computers and mobile phones are rapidly becoming mobile. As a power source for these electronic devices, a small, light and high capacity secondary battery is required. For these reasons, development of nonaqueous electrolyte secondary batteries capable of increasing the energy density has been widely performed.

非水電解質二次電池は、正極、負極、正極と負極との間に介在する多孔質絶縁層、および非水電解質を具備する。また、正極と負極と前記多孔質絶縁層とが捲回されて電極群を構成している。正極は、シート状の集電体と、集電体の少なくとも一方の面に形成された活物質層とを有する。   The nonaqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, a porous insulating layer interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. The positive electrode, the negative electrode, and the porous insulating layer are wound to form an electrode group. The positive electrode includes a sheet-like current collector and an active material layer formed on at least one surface of the current collector.

電極群の内周側では、捲回によって電極に生じる応力が大きい。そのため、活物質層の割れや、集電体からの活物質層の剥がれ等が起こりやすい。そこで、特許文献1および2では、活物質層の一部の厚さを小さくしている。これにより、捲回によって生じる応力を緩和できると述べられている。   On the inner peripheral side of the electrode group, the stress generated in the electrode by winding is large. Therefore, the active material layer is easily cracked or the active material layer is peeled off from the current collector. Therefore, in Patent Documents 1 and 2, the thickness of a part of the active material layer is reduced. It is said that this can relieve the stress caused by winding.

特許文献1および2では、活物質を含むペーストを集電体に塗布して、集電体に活物質層を形成している。このようなペースト塗布法では、活物質層の厚さを制御しやすいものの、活物質の充填率の向上に限界がある。   In Patent Documents 1 and 2, a paste containing an active material is applied to a current collector to form an active material layer on the current collector. In such a paste application method, although the thickness of the active material layer can be easily controlled, there is a limit to the improvement in the filling rate of the active material.

そこで、活物質の充填率を向上させるために様々な取り組みが行われている。例えば、活物質の充填率を高めるために、導電剤や結着剤を用いずに、集電体表面に活物質を堆積させ、緻密な活物質層を形成することが提案されている(特許文献3および4参照)。   Therefore, various efforts are being made to improve the filling rate of the active material. For example, in order to increase the filling rate of the active material, it has been proposed to form a dense active material layer by depositing the active material on the current collector surface without using a conductive agent or a binder (patent) References 3 and 4).

特開2004−303622号公報JP 2004-303622 A 特開2009−181833号公報JP 2009-181833 A 特開2007−5219号公報JP 2007-5219 A 特開2002−298834号公報JP 2002-29883 A

特許文献1および2のようなペースト塗布法において、活物質の充填率を高くするには、塗膜をできるだけ大きい圧力で圧延することが重要になる。一方、活物質層の厚さを連続的または段階的に変化させるには、集電体に供給するペースト量や塗膜に印加される圧力を、連続的または段階的に変化させる必要がある。しかし、圧延の圧力が大きくなると、このような制御は困難になる。例えば、高い圧力が印加される部分で集電体が裂けたりするため、活物質層の厚さを変化させるのは非常に困難である。すなわち、ペースト塗布法では、活物質の充填率を向上させ、かつ剥がれにくい活物質層を形成することは困難である。   In the paste application method as in Patent Documents 1 and 2, in order to increase the filling ratio of the active material, it is important to roll the coating film with a pressure as large as possible. On the other hand, in order to change the thickness of the active material layer continuously or stepwise, it is necessary to change the amount of paste supplied to the current collector and the pressure applied to the coating film continuously or stepwise. However, such control becomes difficult as the rolling pressure increases. For example, it is very difficult to change the thickness of the active material layer because the current collector is torn at a portion where a high pressure is applied. That is, in the paste application method, it is difficult to improve the filling rate of the active material and form an active material layer that does not easily peel off.

特許文献3および4の活物質層は、活物質の充填率が高すぎるため、電極の柔軟性が不十分である。このような活物質層は、厚さを制御したとしても、捲回によって生じる応力を十分に緩和できない。   Since the active material layers of Patent Documents 3 and 4 have an active material filling rate that is too high, the flexibility of the electrode is insufficient. Such an active material layer cannot sufficiently relieve stress caused by winding even if the thickness is controlled.

そこで、本発明は、高容量であり、かつ活物質層が集電体から剥がれにくい非水電解質二次電池用正極および非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery that have a high capacity and that an active material layer is unlikely to peel off from a current collector.

本発明の非水電解質二次電池用正極は、長尺かつシート状の集電体と、集電体の一方の面に形成された第1活物質層と、を有し、第1活物質層の厚さが、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において、連続的または段階的に小さくなっており、第1活物質層が、Liおよび遷移金属元素Meを含む複合酸化物からなる活物質を含み、第1活物質層における活物質の充填率が85〜95%である。   A positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a long and sheet-like current collector, and a first active material layer formed on one surface of the current collector, and the first active material The thickness of the layer decreases continuously or stepwise in a predetermined direction from one end to the other end in the longitudinal direction of the current collector, and the first active material layer includes Li and a transition metal. The active material which consists of complex oxide containing element Me is included, and the filling rate of the active material in a 1st active material layer is 85 to 95%.

また、本発明は、上記の正極、負極、正極と負極との間に介在する多孔質絶縁層、および非水電解質を具備し、正極と負極と多孔質絶縁層とが捲回されて電極群を構成しており、一方の端部が電極群の外周側に配置され、他方の端部が中心に配置されている、非水電解質二次電池を提供する。   The present invention also includes the above-described positive electrode, negative electrode, a porous insulating layer interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, and the positive electrode, the negative electrode, and the porous insulating layer are wound to form an electrode group. A nonaqueous electrolyte secondary battery is provided in which one end is disposed on the outer peripheral side of the electrode group and the other end is disposed in the center.

本発明の正極を用いることにより、高容量であり、かつ活物質層が集電体から剥がれにくい非水電解質二次電池を提供することができる。   By using the positive electrode of the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that has a high capacity and the active material layer is difficult to peel off from the current collector.

本発明の一実施形態に係る正極の構造を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the structure of the positive electrode which concerns on one Embodiment of this invention. 成膜装置の一例を概略的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of a film-forming apparatus roughly. 円筒型の非水電解質二次電池を概略的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery.

本発明の正極は、長尺かつシート状の集電体と、集電体の一方の面に形成された第1活物質層とを有する。第1活物質層の厚さは、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において、連続的または段階的に小さくなっている。本発明の正極は、負極および多孔質絶縁層とともに捲回され、電極群を構成する。このとき、正極の一方の端部が電極群の外周側に配置され、他方の端部が中心に配置される。すなわち、曲率半径の小さい電極群の巻き始め側において、活物質層の厚さが最も小さくなり、曲率半径の大きい巻き終わり側において、第1活物質層の厚さが最も大きくなる。このとき、活物質層の厚さは、電極群の外周側から内周側に向かって平均的に小さくなっていればよく、局所的に厚さが大きくなっている領域が含まれていても良い。   The positive electrode of the present invention has a long and sheet-like current collector and a first active material layer formed on one surface of the current collector. The thickness of the first active material layer decreases continuously or stepwise in a predetermined direction from one end to the other end in the longitudinal direction of the current collector. The positive electrode of the present invention is wound together with the negative electrode and the porous insulating layer to constitute an electrode group. At this time, one end of the positive electrode is disposed on the outer peripheral side of the electrode group, and the other end is disposed at the center. That is, the active material layer has the smallest thickness on the winding start side of the electrode group having a small curvature radius, and the first active material layer has the largest thickness on the winding end side having a large curvature radius. At this time, the thickness of the active material layer only needs to decrease on the average from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the electrode group, and even if a region where the thickness is locally increased is included. good.

活物質層の厚さが連続的または段階的に小さくなっている状態とは、例えば、以下のような状態である。集電体を集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において3等分し、それぞれの領域において、任意の3点の厚さを測定する。これにより、活物質層の各領域の平均厚さを求める。一方の端部側の領域における活物質層の平均厚さをT1とし、中央の領域における活物質層の平均厚さをT2とし、他方の端部側の領域における活物質層の平均厚さをT3とする。T1、T2およびT3が、T1>T2>T3を満たすとき、活物質層の厚さが連続的または段階的に小さくなっているといえる。 The state in which the thickness of the active material layer is continuously or gradually reduced is, for example, the following state. The current collector is divided into three equal parts in a predetermined direction from one end portion to the other end portion in the longitudinal direction of the current collector, and the thicknesses of three arbitrary points are measured in each region. Thereby, the average thickness of each area | region of an active material layer is calculated | required. The average thickness of the active material layer in the region of one end side is T 1, the average thickness of the active material layer and T 2 in the central area, the average thickness of the active material layer in the region of the other end Let T 3 be the size. When T 1 , T 2 and T 3 satisfy T 1 > T 2 > T 3 , it can be said that the thickness of the active material layer decreases continuously or stepwise.

電極群を作製する際の捲回によって生じる応力は、外周側より内周側の方が大きい。そのため、外周側の活物質層の厚さを大きくし、内周側の活物質層の厚さを小さくすることで、電池の容量を維持しつつ、捲回によって生じる応力を効率よく緩和することができる。   The stress generated by winding when producing the electrode group is larger on the inner peripheral side than on the outer peripheral side. Therefore, by increasing the thickness of the active material layer on the outer peripheral side and reducing the thickness of the active material layer on the inner peripheral side, it is possible to efficiently relieve the stress caused by winding while maintaining the battery capacity. Can do.

第1活物質層の一方の端部(第1端部)付近における平均厚さは、他方の端部(第2端部)付近における平均厚さの1.05〜4倍であることが好ましく、1.1〜2倍であることがより好ましい。第1活物質層の端部付近における平均厚さは、例えば端部付近の任意の3点の厚さを測定し、その平均を求めればよい。ここで、端部付近とは、活物質層の長手方向における寸法をLとするとき、最端部からL/10までの領域をいう。   The average thickness in the vicinity of one end (first end) of the first active material layer is preferably 1.05 to 4 times the average thickness in the vicinity of the other end (second end). 1.1 to 2 times is more preferable. The average thickness in the vicinity of the end portion of the first active material layer may be obtained by, for example, measuring the thickness of any three points in the vicinity of the end portion and obtaining the average. Here, the vicinity of the end portion refers to a region from the end portion to L / 10, where L is a dimension in the longitudinal direction of the active material layer.

第1活物質層における活物質の充填率は、85〜95%である。活物質の充填率とは、活物質層全体に占める、活物質の体積割合である。活物質の充填率が高ければ高いほど、高容量な電池が得られるが、活物質層の割れや剥がれが起こりやすい。そのため、活物質層の厚さを、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において、連続的または段階的に小さくし、捲回によって生じる応力を効率よく緩和することが有効となる。活物質の充填率は、活物質層の重量と活物質層の厚みとを測定し、または、活物質層の厚みと活物質の存在量とを測定することで求められる。活物質の存在量は、ICP発光分光分析などにより測定することができる。活物質の充填率が85%未満であると、高容量な正極は得られない。活物質の充填率が95%を超えると、電極の柔軟性が不十分となり、活物質層の割れや剥がれが起こりやすい。   The filling rate of the active material in the first active material layer is 85 to 95%. The active material filling rate is the volume ratio of the active material to the entire active material layer. The higher the filling ratio of the active material, the higher the capacity of the battery can be obtained, but the active material layer tends to crack or peel off. For this reason, the thickness of the active material layer is reduced continuously or stepwise in a predetermined direction from one end to the other end in the longitudinal direction of the current collector, and stress caused by winding is efficiently reduced. It is effective to do. The filling rate of the active material can be obtained by measuring the weight of the active material layer and the thickness of the active material layer, or measuring the thickness of the active material layer and the amount of the active material. The abundance of the active material can be measured by ICP emission spectral analysis or the like. When the filling ratio of the active material is less than 85%, a high capacity positive electrode cannot be obtained. When the filling ratio of the active material exceeds 95%, the flexibility of the electrode becomes insufficient, and the active material layer is likely to be cracked or peeled off.

本発明の正極は、集電体の他方の面に形成された第2活物質層を更に有することが好ましい。以下、本発明の実施の一形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る正極を概略的に示す断面図である。図1に示す正極は、シート状の集電体20と、集電体の一方の面に形成された第1活物質層21と、集電体の他方の面に形成された第2活物質層22とを有する。   The positive electrode of the present invention preferably further has a second active material layer formed on the other surface of the current collector. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a positive electrode according to an embodiment of the present invention. 1 includes a sheet-like current collector 20, a first active material layer 21 formed on one surface of the current collector, and a second active material formed on the other surface of the current collector. Layer 22.

第2活物質層の厚さは、第1活物質層と同様に、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において、連続的または段階的に小さくなっていることが好ましい。第2活物質層においても、第1活物質層の第1端部23に対応する一方の端部付近における平均厚さは、同第2端部24に対応する他方の端部付近における平均厚さの1.1〜3倍であることが好ましく、1.1〜2倍であることがより好ましい。第2活物質層の端部の平均厚さは、第1活物質層と同様にして求めればよい。第2活物質層における活物質の充填率は、第1活物質層と同様に、85〜95%であることが好ましい。   Similar to the first active material layer, the thickness of the second active material layer decreases continuously or stepwise in a predetermined direction from one end to the other end in the longitudinal direction of the current collector. Preferably it is. Also in the second active material layer, the average thickness in the vicinity of one end corresponding to the first end 23 of the first active material layer is the average thickness in the vicinity of the other end corresponding to the second end 24. It is preferably 1.1 to 3 times, and more preferably 1.1 to 2 times. What is necessary is just to obtain | require the average thickness of the edge part of a 2nd active material layer similarly to a 1st active material layer. The filling rate of the active material in the second active material layer is preferably 85 to 95%, similarly to the first active material layer.

第1活物質層の平均厚さは、第2活物質層の平均厚さよりも小さいことが好ましい。このとき、局所的に第1活物質層の厚さの方が第2活物質層の厚さより大きくなっている領域が含まれていても良い。電極群において、第1活物質層は内側に配され、第2活物質層は外側に配される。   The average thickness of the first active material layer is preferably smaller than the average thickness of the second active material layer. At this time, a region where the thickness of the first active material layer is locally larger than the thickness of the second active material layer may be included. In the electrode group, the first active material layer is disposed on the inner side, and the second active material layer is disposed on the outer side.

第1活物質層の平均厚さは、第2活物質層の平均厚さの0.7〜0.95倍であることが好ましく、0.85〜0.95倍であることがより好ましい。
活物質層の平均厚さは、例えば長手方向における両方の端部付近の任意の3点の厚さ、および中央付近の任意の3点の厚さを測定し、その平均を求めればよい。ここで、中央付近とは、長手方向における中心から、左右にL/10までの領域をいう。
The average thickness of the first active material layer is preferably 0.7 to 0.95 times, more preferably 0.85 to 0.95 times the average thickness of the second active material layer.
The average thickness of the active material layer may be determined, for example, by measuring the thickness of any three points near both ends in the longitudinal direction and the thickness of any three points near the center. Here, the vicinity of the center means a region from the center in the longitudinal direction to L / 10 on the left and right.

活物質層の構造は特に限定されない。均質な膜であってもよく、柱状、樹枝状等の活物質粒子を含む構造であってもよい。
本発明の好ましい一形態において、活物質は、結着剤を含まない堆積膜を形成している。これにより、活物質の充填率を向上させることができる。また、結着剤は、樹脂成分からなり、充放電容量には寄与しない。よって、結着剤を含まない堆積膜を形成させることで、より高容量な非水電解質二次電池が得られる。
The structure of the active material layer is not particularly limited. It may be a homogeneous film or may have a structure containing active material particles such as a columnar or dendritic shape.
In a preferred embodiment of the present invention, the active material forms a deposited film that does not contain a binder. Thereby, the filling rate of the active material can be improved. The binder is made of a resin component and does not contribute to the charge / discharge capacity. Therefore, a non-aqueous electrolyte secondary battery with a higher capacity can be obtained by forming a deposited film that does not contain a binder.

堆積膜は、樹枝状の活物質粒子を含むことが好ましい。樹枝状の活物質粒子は、集電体側の底部から堆積膜の表面側に向かって、複数の枝部に分岐している。   The deposited film preferably contains dendritic active material particles. The dendritic active material particles are branched into a plurality of branches from the bottom on the current collector side toward the surface of the deposited film.

堆積膜が樹枝状の活物質粒子を含むことで、活物質層の比表面積が大きくなるため、活物質層と非水電解質とが接する面積が大きくなる。これにより、特に高電流密度で良好な充放電特性を有する非水電解質二次電池用正極が得られる。   By including the dendritic active material particles in the deposited film, the specific surface area of the active material layer is increased, so that the area where the active material layer and the nonaqueous electrolyte are in contact with each other is increased. Thereby, the positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries which has a favorable charging / discharging characteristic by especially a high current density is obtained.

樹枝状の活物質粒子において、底部は集電体と結合している。樹枝状の活物質粒子の底部へ行くほど枝分かれが少なくなり、集電体と樹枝状の活物質粒子との接触面積が大きくなる。そのため、集電体と活物質層との間の電子抵抗が小さくなる。枝部の数は、活物質層の表面側へ行くほど多くなる。   In the dendritic active material particles, the bottom is bonded to the current collector. As the dendritic active material particles go to the bottom, branching decreases, and the contact area between the current collector and the dendritic active material particles increases. Therefore, the electronic resistance between the current collector and the active material layer is reduced. The number of branches increases as it goes to the surface side of the active material layer.

樹枝状の活物質粒子を含む場合、活物質層は優れた柔軟性を有するため、捲回しても活物質層が集電体から剥がれにくい。本発明の活物質層が樹枝状の活物質粒子を含むことで、捲回によって生じる応力を十分に緩和することができ、活物質層が集電体から更に剥がれにくくなる。   When the active material layer includes dendritic active material particles, the active material layer has excellent flexibility, and thus the active material layer is unlikely to peel off from the current collector even when wound. When the active material layer of the present invention includes dendritic active material particles, the stress caused by winding can be sufficiently relaxed, and the active material layer is more difficult to peel off from the current collector.

樹枝状の活物質粒子には、樹枝状の他に、例えば珊瑚状、房状、ブロッコリー状等の活物質粒子も含まれる。   In addition to the dendritic shape, the dendritic active material particles include, for example, active material particles such as a cage shape, a tuft shape, and a broccoli shape.

上記の活物質層は、樹枝状の活物質粒子間に、イオン伝導性を有するポリマーゲルを含むことが好ましい。これにより、外部からの応力による活物質粒子の破損や、活物質層の剥がれを抑制できる。   The active material layer preferably includes a polymer gel having ion conductivity between the dendritic active material particles. Thereby, damage to the active material particles due to external stress and peeling of the active material layer can be suppressed.

ポリマーゲルは、非水電解質、導電助材およびこれらを保持するポリマーを含む。ポリマーゲルが非水電解質を保持することでイオン伝導性が発現し、高電流密度での充放電特性がより良好になる。また、捲回によって生じる応力や、充放電に伴う活物質の体積膨張に由来する活物質層の剥がれをより良好に抑制できる。   The polymer gel includes a non-aqueous electrolyte, a conductive aid, and a polymer that holds them. When the polymer gel retains the non-aqueous electrolyte, ion conductivity is exhibited, and charge / discharge characteristics at a high current density are further improved. Moreover, peeling of the active material layer derived from the stress caused by winding or the volume expansion of the active material accompanying charging / discharging can be suppressed more favorably.

例えば、ポリマーゲルを活物質層の表面に塗布したり、活物質層を形成した正極をポリマーゲルに浸漬することにより、活物質層にポリマーゲルを含ませることができる。   For example, the polymer gel can be included in the active material layer by applying a polymer gel on the surface of the active material layer or immersing the positive electrode on which the active material layer is formed in the polymer gel.

第1活物質層および第2活物質層を作製する方法は、特に限定されないが、熱プラズマ法により堆積膜を形成することが好ましい。熱プラズマ法によれば、活物質の充填率を90%以上と高くすることができ、かつ、適度の空隙を活物質層に形成することができる。   A method for manufacturing the first active material layer and the second active material layer is not particularly limited, but it is preferable to form a deposited film by a thermal plasma method. According to the thermal plasma method, the filling rate of the active material can be increased to 90% or more, and an appropriate void can be formed in the active material layer.

熱プラズマを利用する成膜装置の一例について、図面を参照しながら説明する。
図2は、成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。成膜装置は、成膜のための空間を与えるチャンバー1と、熱プラズマ発生源とを備える。熱プラズマ発生源は、熱プラズマを発生させる空間を与えるトーチ10と、トーチ10を囲む誘導コイル2とを備える。誘導コイル2には、電源9が接続されている。
An example of a film forming apparatus using thermal plasma will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of a film forming apparatus. The film forming apparatus includes a chamber 1 that provides a space for film formation and a thermal plasma generation source. The thermal plasma generation source includes a torch 10 that provides a space for generating thermal plasma, and an induction coil 2 that surrounds the torch 10. A power source 9 is connected to the induction coil 2.

チャンバー1は、必要に応じて、排気ポンプ5を備えてもよく、無くてもよい。排気ポンプ5でチャンバー1内に残存する空気を除去してから、熱プラズマを発生させることで、活物質のコンタミネーションを抑制することができる。排気ポンプ5を用いることで、プラズマのガス流の形状を制御しやすくなる。さらに、チャンバー1内の圧力等、成膜条件の制御が容易となる。チャンバー1は、粉塵を採取するためのフィルタ(図示せず)等を備えてもよい。   The chamber 1 may or may not include the exhaust pump 5 as necessary. By removing the air remaining in the chamber 1 with the exhaust pump 5 and then generating thermal plasma, contamination of the active material can be suppressed. By using the exhaust pump 5, the shape of the plasma gas flow can be easily controlled. Furthermore, it becomes easy to control the film forming conditions such as the pressure in the chamber 1. The chamber 1 may include a filter (not shown) for collecting dust.

トーチ10の鉛直下方には、ステージ3が設置されている。ステージ3の材質は特に限定されないが、耐熱性に優れたものであることが好ましく、例えばステンレス鋼等が挙げられる。ステージ3には、集電体4が配置される。ステージ3は、必要に応じて、集電体を冷却する冷却部(図示せず)を有してもよい。また、ステージ3は、ロールになっていてもよい。この場合、ロールの回転速度を順次変化させながら集電体表面に成膜することで、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において厚さが連続的に小さくなっている活物質層を、容易に形成することができる。   A stage 3 is installed vertically below the torch 10. Although the material of the stage 3 is not specifically limited, It is preferable that it is excellent in heat resistance, for example, stainless steel etc. are mentioned. A current collector 4 is disposed on the stage 3. The stage 3 may have a cooling unit (not shown) that cools the current collector as necessary. The stage 3 may be a roll. In this case, by continuously forming the film on the surface of the current collector while changing the rotation speed of the roll, the thickness is continuously increased in a predetermined direction from one end to the other end in the longitudinal direction of the current collector. A small active material layer can be easily formed.

トーチ10の一方の端部は、チャンバー1側に解放されている。トーチ10は、例えばセラミックス(石英や窒化珪素)等からなることが好ましい。トーチの内径を大きくすることで、反応場をより広くすることができる。よって、効率よく活物質層を形成することができる。   One end of the torch 10 is released to the chamber 1 side. The torch 10 is preferably made of, for example, ceramics (quartz or silicon nitride). By increasing the inner diameter of the torch, the reaction field can be made wider. Therefore, an active material layer can be formed efficiently.

トーチ10の他端には、ガス供給口11と、原料供給口12とが配置されている。ガス供給口11は、ガス供給源6a、6bと、バルブ7a、7bを介して接続されている。原料供給口12は、原料供給源8と接続されている。ガス供給口11からトーチ10へガスを供給することで、熱プラズマを効率よく発生させることができる。   A gas supply port 11 and a raw material supply port 12 are arranged at the other end of the torch 10. The gas supply port 11 is connected to gas supply sources 6a and 6b via valves 7a and 7b. The raw material supply port 12 is connected to the raw material supply source 8. By supplying gas from the gas supply port 11 to the torch 10, thermal plasma can be generated efficiently.

熱プラズマを安定化させ、熱プラズマ中のガス流を制御する観点から、ガス供給口11は複数設けられていてもよい。ガス供給口11を複数設ける場合、ガスを導入する方向は特に限定されず、トーチ10の軸方向や、トーチ10の軸方向と垂直な方向等であってもよい。トーチ10の軸方向からのガス導入量が多いほど、熱プラズマ中のガス流は細くなり、ガス流の中心部分が高温となるため、原料を気化、分解し易くなる。熱プラズマを安定化させる観点から、マスフローコントローラ(図示せず)等を用いてガス導入量を制御することが好ましい。   From the viewpoint of stabilizing the thermal plasma and controlling the gas flow in the thermal plasma, a plurality of gas supply ports 11 may be provided. When a plurality of gas supply ports 11 are provided, the direction in which the gas is introduced is not particularly limited, and may be the axial direction of the torch 10, a direction perpendicular to the axial direction of the torch 10, or the like. As the amount of gas introduced from the axial direction of the torch 10 increases, the gas flow in the thermal plasma becomes thinner and the central portion of the gas flow becomes higher temperature, so that the raw material is easily vaporized and decomposed. From the viewpoint of stabilizing the thermal plasma, it is preferable to control the gas introduction amount using a mass flow controller (not shown) or the like.

電源9から誘導コイル2に電圧を印加すると、トーチ10内で熱プラズマが発生する。印加する電圧は、高周波電圧であってもよく、直流電圧であってもよい。もしくは、高周波電圧と直流電圧とを併用してもよい。   When a voltage is applied from the power source 9 to the induction coil 2, thermal plasma is generated in the torch 10. The voltage to be applied may be a high frequency voltage or a DC voltage. Alternatively, a high frequency voltage and a DC voltage may be used in combination.

熱プラズマを発生させる際、誘導コイル2およびトーチ10は高温となる。よって、誘導コイル2およびトーチ10の周囲には、冷却部(図示せず)を設けることが好ましい。冷却部としては、例えば水冷冷却装置等を用いればよい。   When the thermal plasma is generated, the induction coil 2 and the torch 10 become high temperature. Therefore, it is preferable to provide a cooling unit (not shown) around the induction coil 2 and the torch 10. For example, a water-cooled cooling device or the like may be used as the cooling unit.

上記の装置を用いて、以下のようにして第1活物質層および第2活物質層を形成させることができる。
まず、熱プラズマを発生させる。熱プラズマは、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素および窒素からなる群より選ばれる少なくとも1種のガスを含む雰囲気中で発生させることが好ましい。熱プラズマを安定かつ効率よく発生させる観点から、水素等の二原子分子を含む雰囲気中で熱プラズマを発生させることがより好ましい。酸素、水素、窒素、有機系ガスなどの反応性ガスと、希ガスなどの不活性ガスと、を併用する場合には、原料と反応性ガスとの反応を利用して活物質を生成させてもよい。
Using the above apparatus, the first active material layer and the second active material layer can be formed as follows.
First, thermal plasma is generated. The thermal plasma is preferably generated in an atmosphere containing at least one gas selected from the group consisting of argon, helium, oxygen, hydrogen and nitrogen. From the viewpoint of generating thermal plasma stably and efficiently, it is more preferable to generate thermal plasma in an atmosphere containing diatomic molecules such as hydrogen. When a reactive gas such as oxygen, hydrogen, nitrogen, or an organic gas is used in combination with an inert gas such as a rare gas, an active material is generated using the reaction between the raw material and the reactive gas. Also good.

高周波電磁場を利用する場合、熱プラズマは、RF電源によりコイルに高周波を印加することにより発生させる。このとき、電源の周波数は、例えば1000Hz以上であることが好ましく、例えば13.56MHzである。   When using a high-frequency electromagnetic field, the thermal plasma is generated by applying a high frequency to the coil by an RF power source. At this time, the frequency of the power supply is preferably 1000 Hz or more, for example, 13.56 MHz.

図2のような成膜装置を用いる場合、ガス供給口から噴出させるガスの噴射速度は、直流アーク放電でプラズマを発生させる場合(数1000m/s)よりも遅く、数10〜100m/s程度、例えば900m/s以下とすることができる。これにより、原料が熱プラズマ中に滞留する時間を比較的長くすることができ、熱プラズマ中で原料を十分に溶解、気化もしくは分解させることができる。そのため、活物質の合成および集電体への成膜を効率よく行うことができる。   When the film forming apparatus as shown in FIG. 2 is used, the injection speed of the gas discharged from the gas supply port is slower than the case of generating plasma by DC arc discharge (several thousand m / s), about several tens to 100 m / s. For example, it can be 900 m / s or less. Thereby, the time for which the raw material stays in the thermal plasma can be made relatively long, and the raw material can be sufficiently dissolved, vaporized or decomposed in the thermal plasma. Therefore, it is possible to efficiently synthesize the active material and form a film on the current collector.

次に、熱プラズマ中に活物質層の原料を供給する。これにより、熱プラズマ中で活物質の前駆体となる粒子が生成される。原料を複数種用いる場合、それぞれの原料を別々に熱プラズマ中へ供給してもよいが、原料を十分に混合してから熱プラズマへ供給することが好ましい。   Next, the raw material for the active material layer is supplied into the thermal plasma. Thereby, the particle | grains used as the precursor of an active material in a thermal plasma are produced | generated. When a plurality of raw materials are used, the respective raw materials may be separately supplied into the thermal plasma, but it is preferable to supply the raw plasma after sufficiently mixing the raw materials.

熱プラズマ中で生成した粒子は、集電体の表面の略法線方向から供給されて集電体に堆積し、正極活物質層を形成する。例えば以下のようにして、活物質層の厚さを、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において、連続的または段階的に小さくすることができる。シート状の集電体において、活物質層を形成する面を任意の大きさの複数の領域に分けて、それぞれの領域に異なる厚さの活物質層を形成させる。これにより、活物質層の厚さを、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において、段階的に小さくすることができる。活物質層を成膜する領域以外の領域は、マスク等の遮蔽物で覆ってもよい。活物質層の厚さは、例えば成膜時間や、原料の熱プラズマ中への供給速度を制御することにより、それぞれの領域において変化させることができる。   Particles generated in the thermal plasma are supplied from a substantially normal direction of the surface of the current collector and are deposited on the current collector to form a positive electrode active material layer. For example, the thickness of the active material layer can be reduced continuously or stepwise in a predetermined direction from one end to the other end in the longitudinal direction of the current collector as follows. In the sheet-like current collector, the surface on which the active material layer is formed is divided into a plurality of regions having an arbitrary size, and active material layers having different thicknesses are formed in the respective regions. Thereby, the thickness of the active material layer can be reduced stepwise in a predetermined direction from one end to the other end in the longitudinal direction of the current collector. The region other than the region where the active material layer is formed may be covered with a shielding object such as a mask. The thickness of the active material layer can be changed in each region, for example, by controlling the film formation time and the supply rate of the raw material into the thermal plasma.

他にも、ステージ3がロールになっている場合、ロールの回転速度を順次変化させながら、集電体表面に活物質層を成膜してもよい。この方法によっても、活物質層の厚さを、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において、連続的または段階的に小さくすることができる。   In addition, when the stage 3 is a roll, the active material layer may be formed on the current collector surface while sequentially changing the rotation speed of the roll. Also by this method, the thickness of the active material layer can be reduced continuously or stepwise in a predetermined direction from one end to the other end in the longitudinal direction of the current collector.

熱プラズマ中に供給する原料は、液体状態であっても、粉末状態であってもよい。ただし、原料を粉末状態で熱プラズマ中に供給する方が簡便であり、製造コスト上も有利である。粉末状態の原料は、また、液体状態の原料(例えば、アルコキシド等)よりも比較的安価である。   The raw material supplied into the thermal plasma may be in a liquid state or a powder state. However, it is easier to supply the raw material in the thermal plasma in a powder state, which is advantageous in terms of manufacturing cost. The raw material in the powder state is also relatively cheaper than the raw material in the liquid state (for example, alkoxide).

原料を液体状態で熱プラズマ中に供給すると、溶媒や炭素等の不純物の除去が必要になる場合がある。一方、原料を粉末状態で熱プラズマ中に供給する場合、上記のような不純物がほとんど含まれないため、優れた電気化学特性を有する正極を得ることができる。   When the raw material is supplied in the thermal plasma in a liquid state, it may be necessary to remove impurities such as a solvent and carbon. On the other hand, when supplying a raw material in a thermal plasma in a powder state, since the impurities as described above are hardly contained, a positive electrode having excellent electrochemical characteristics can be obtained.

原料を粉末状態で熱プラズマ中に供給する場合、原料のD50(体積基準のメディアン径)は、20μm未満であることが好ましい。原料のメディアン径が20μmを超えると、熱プラズマ中で原料が十分に気化もしくは分解せず、活物質が生成しにくい場合がある。   When supplying a raw material in a thermal plasma in a powder state, the D50 (volume-based median diameter) of the raw material is preferably less than 20 μm. When the median diameter of the raw material exceeds 20 μm, the raw material may not be sufficiently vaporized or decomposed in the thermal plasma, and it may be difficult to generate an active material.

原料の熱プラズマ中への供給速度は、装置の容積、プラズマの温度等によって異なるが、例えば、誘導コイルに印加する高周波電圧の出力1キロワットあたり0.0002〜0.05g/minであることが好ましい。
原料の熱プラズマ中への供給速度が、誘導コイルに印加する高周波電圧の出力1キロワットあたり0.05g/minを超えると、集電体との密着性が低くなる場合がある。
The supply rate of the raw material into the thermal plasma varies depending on the volume of the apparatus, the temperature of the plasma, etc., but is, for example, 0.0002 to 0.05 g / min per kilowatt output of the high frequency voltage applied to the induction coil. preferable.
When the feed rate of the raw material into the thermal plasma exceeds 0.05 g / min per 1 kilowatt of the high frequency voltage applied to the induction coil, the adhesion with the current collector may be lowered.

原料の熱プラズマ中への供給速度により、活物質層の構造を制御することが可能である。よって、原料の熱プラズマ中への供給速度と、活物質層の構造との関係は、予め情報として求めることが好ましい。得られた情報に基づいて原料の熱プラズマ中への供給速度を制御することで、所望の構造を有する活物質層を形成することができる。   The structure of the active material layer can be controlled by the supply rate of the raw material into the thermal plasma. Therefore, the relationship between the supply rate of the raw material into the thermal plasma and the structure of the active material layer is preferably obtained in advance as information. An active material layer having a desired structure can be formed by controlling the supply rate of the raw material into the thermal plasma based on the obtained information.

活物質の原料には、様々な材料を用いることができる。例えば、(i)リチウム化合物と遷移金属元素Meを含む化合物とを含む原料、(ii)Liおよび遷移金属元素Meを含む複合酸化物を含む原料などが用いられる。   Various materials can be used as the raw material of the active material. For example, (i) a raw material containing a lithium compound and a compound containing a transition metal element Me, (ii) a raw material containing a composite oxide containing Li and the transition metal element Me, or the like is used.

リチウム化合物としては、例えば酸化リチウム、水酸化リチウム、炭酸リチウムおよび硝酸リチウムが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the lithium compound include lithium oxide, lithium hydroxide, lithium carbonate, and lithium nitrate. These may be used alone or in combination of two or more.

遷移金属元素Meを含む化合物としては、例えば、ニッケル化合物、コバルト化合物、マンガン化合物および鉄化合物が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。ニッケル化合物としては、例えば、酸化ニッケル、炭酸ニッケル、硝酸ニッケル、水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケルなどが挙げられる。コバルト化合物としては、例えば、酸化コバルト、炭酸コバルト、硝酸コバルト、水酸化コバルトなどが挙げられる。マンガン化合物は、例えば、酸化マンガン、炭酸マンガンなどが挙げられる。鉄化合物としては、例えば、酸化鉄、炭酸鉄などが挙げられる。   Examples of the compound containing the transition metal element Me include nickel compounds, cobalt compounds, manganese compounds, and iron compounds. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the nickel compound include nickel oxide, nickel carbonate, nickel nitrate, nickel hydroxide, nickel oxyhydroxide, and the like. Examples of the cobalt compound include cobalt oxide, cobalt carbonate, cobalt nitrate, and cobalt hydroxide. Examples of the manganese compound include manganese oxide and manganese carbonate. Examples of the iron compound include iron oxide and iron carbonate.

例えば、複合酸化物を含む正極活物質層を形成する場合、リチウム化合物と、遷移金属を含む化合物とを、活物質の原料として、熱プラズマ中へ供給する。これらの化合物は、別々に熱プラズマ中へ供給してもよいが、十分に混合してから熱プラズマへ供給することが好ましい。   For example, in the case of forming a positive electrode active material layer containing a composite oxide, a lithium compound and a compound containing a transition metal are supplied into thermal plasma as raw materials for the active material. These compounds may be supplied separately into the thermal plasma, but it is preferable to supply them to the thermal plasma after sufficient mixing.

熱プラズマ中では、リチウムが蒸発しやすいため、原料におけるリチウム化合物の混合比は、目的とする活物質におけるリチウムの化学量論比よりも大きいことが好ましい。   Since lithium is easily evaporated in the thermal plasma, the mixing ratio of the lithium compound in the raw material is preferably larger than the stoichiometric ratio of lithium in the target active material.

Liおよび遷移金属元素Meを含む複合酸化物(活物質自体)を、原料として用いることもできる。熱プラズマ中へ供給されたLiおよび遷移金属元素Meを含む複合酸化物は、溶解、気化、分解された後、再合成されて、集電体に堆積する。   A composite oxide (active material itself) containing Li and the transition metal element Me can also be used as a raw material. The composite oxide containing Li and the transition metal element Me supplied into the thermal plasma is dissolved, vaporized, decomposed, re-synthesized, and deposited on the current collector.

本発明の正極活物質層は、Liおよび遷移金属元素Meを含む複合酸化物(以下、単に複合酸化物ともいう)からなる正極活物質を含む。複合酸化物は、層状もしくは六方晶の結晶構造またはスピネル構造を有することが好ましい。遷移金属元素Meとしては、例えばCo、Ni、Mn、Fe等が挙げられる。具体的には、LiCoO2、LiNi1/2Mn1/22、LiNi1/2Co1/22、LiNiO2、LiNi1/3Mn1/3Co1/32、LiNi1/2Fe1/22、LiMn24、LiFePO4、LiCoPO4、LiMnPO4、Li4/3Ti5/34等が挙げられる。また、複合酸化物は、Alを含んでいてもよい。Alを含む複合酸化物としては、LixMeyAl1-y1+a(MeはCo、Ni、Mn、Feよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、0.9≦x≦1.5、0.01≦y≦0.3、0≦a≦0.2)等が挙げられる。正極活物質は1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The positive electrode active material layer of the present invention includes a positive electrode active material made of a composite oxide containing Li and a transition metal element Me (hereinafter also simply referred to as a composite oxide). The composite oxide preferably has a layered or hexagonal crystal structure or a spinel structure. Examples of the transition metal element Me include Co, Ni, Mn, Fe, and the like. Specifically, LiCoO 2 , LiNi 1/2 Mn 1/2 O 2 , LiNi 1/2 Co 1/2 O 2 , LiNiO 2 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiNi 1 / 2 Fe 1/2 O 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 , Li 4/3 Ti 5/3 O 4 and the like. Further, the composite oxide may contain Al. The complex oxide containing Al is Li x Me y Al 1-y O 1 + a (Me is at least one selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, and Fe, and 0.9 ≦ x ≦ 1 .5, 0.01 ≦ y ≦ 0.3, 0 ≦ a ≦ 0.2) and the like. Only one type of positive electrode active material may be used alone, or two or more types may be used in combination.

正極用集電体は、特に限定されず、例えば一般的に電気化学素子で使用される導電性材料を用いることができる。具体的には、Al、Ti、ステンレス鋼(SUS)、Au、Pt等を用いることが望ましい。これらの集電体は、3.5〜4.5V(vs. Li/Li+)程度までLiの脱離反応を行っても、集電体からの金属の溶出が比較的少ない点で好ましい。 The positive electrode current collector is not particularly limited, and for example, a conductive material generally used in an electrochemical element can be used. Specifically, it is desirable to use Al, Ti, stainless steel (SUS), Au, Pt, or the like. These current collectors are preferable in that the elution of metal from the current collector is relatively small even when the Li desorption reaction is performed to about 3.5 to 4.5 V (vs. Li / Li + ).

本発明の非水電解質二次電池について説明する。
本発明の非水電解質二次電池は、正極、負極、正極と負極との間に介在する多孔質絶縁層、および非水電解質を具備し、正極と負極と多孔質絶縁層とが捲回されて電極群を構成している。本発明の非水電解質二次電池は、上記の非水電解質二次電池用正極を含むものであり、その他の構成は特に限定されない。
The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a porous insulating layer interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and the positive electrode, the negative electrode, and the porous insulating layer are wound. To constitute an electrode group. The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery described above, and other configurations are not particularly limited.

上記の非水電解質二次電池では、集電体の一方の端部が電極群の外周側に配置され、他方の端部が中心に配置される。つまり、曲率半径の小さい電極群の巻き始め側において、活物質層の厚さが最も小さくなっており、曲率半径の大きい巻き終わり側において、第1活物質層の厚さが最も大きくなっている。曲率半径の大きい巻き終わり側では、結着剤を含まなくても、活物質層が捲回時に集電体から剥れにくい。そのため、曲率半径の大きい巻き終わり側に向かって活物質層の厚さを大きくすることが可能である。本発明によれば、活物質層の剥がれを抑制しつつ高容量化が可能となる。   In the non-aqueous electrolyte secondary battery, one end of the current collector is disposed on the outer peripheral side of the electrode group, and the other end is disposed in the center. That is, the active material layer has the smallest thickness on the winding start side of the electrode group having a small curvature radius, and the first active material layer has the largest thickness on the winding end side having a large curvature radius. . On the winding end side with a large radius of curvature, the active material layer is unlikely to peel off from the current collector during winding even if it does not contain a binder. Therefore, it is possible to increase the thickness of the active material layer toward the winding end side having a large curvature radius. According to the present invention, it is possible to increase the capacity while suppressing the peeling of the active material layer.

正極は、正極集電体と、正極集電体に形成される正極活物質層とを含む。多孔質絶縁層には、非水電解質が含浸されている。正極、負極および多孔質絶縁層を収容するケースと封口板とは、ガスケットによって互いに絶縁されている。   The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector. The porous insulating layer is impregnated with a nonaqueous electrolyte. The case that accommodates the positive electrode, the negative electrode, and the porous insulating layer and the sealing plate are insulated from each other by a gasket.

負極活物質としては、炭素材料、金属、合金、金属酸化物、金属窒化物などが用いられる。炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛などが好ましい。金属もしくは合金としては、リチウム単体、リチウム合金、ケイ素単体、ケイ素合金、スズ単体、スズ合金などが好ましい。金属酸化物としては、SiOx(0<x<2、好ましくは0.1≦x≦1.2)などが好ましい。 As the negative electrode active material, a carbon material, a metal, an alloy, a metal oxide, a metal nitride, or the like is used. As the carbon material, natural graphite, artificial graphite and the like are preferable. As the metal or alloy, lithium alone, lithium alloy, silicon alone, silicon alloy, tin alone, tin alloy and the like are preferable. The metal oxide is preferably SiO x (0 <x <2, preferably 0.1 ≦ x ≦ 1.2).

負極用集電体としては、Cu、Ni、SUS等を用いることが望ましい。   As the current collector for the negative electrode, it is desirable to use Cu, Ni, SUS or the like.

多孔質絶縁層には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、アミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド等からなる不織布や微多孔膜を用いることができる。不織布や微多孔膜は、単層であってもよく、多層構造であってもよい。多孔質絶縁層の内部または表面には、アルミナ、マグネシア、シリカ、チタニア等の耐熱性フィラーが含まれていてもよい。   For the porous insulating layer, for example, a nonwoven fabric or a microporous film made of polyethylene, polypropylene, aramid resin, amideimide, polyphenylene sulfide, polyimide, or the like can be used. The nonwoven fabric or microporous film may be a single layer or a multilayer structure. The inside or the surface of the porous insulating layer may contain a heat resistant filler such as alumina, magnesia, silica, titania.

非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した溶質とを含む。溶質は、特に限定されず、活物質の酸化還元電位等を考慮して適宜選択すればよい。好ましい溶質としては、LiPF6、LiBF4等が挙げられる。 The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent and a solute dissolved in the non-aqueous solvent. The solute is not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of the redox potential of the active material. Preferred solutes include LiPF 6 and LiBF 4 .

非水溶媒も特に限定されない。例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート(EMC)等を用いればよい。これらは1種のみ単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。   The non-aqueous solvent is not particularly limited. For example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), or the like may be used. These may be used alone or in combination of two or more.

以下、実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。なお、これらの実施例および比較例は、本発明を限定するものではない。
《実施例1》
(i)正極の作製
成膜装置として、内容積6250cm3のチャンバーと、熱プラズマ発生源とを備える日本電子(株)製の高周波誘導熱プラズマ発生装置(TP−12010)を用いた。熱プラズマ発生源には、Φ42mmの窒化珪素管からなるトーチと、トーチを囲む銅製の誘導コイルとを用いた。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. These examples and comparative examples do not limit the present invention.
Example 1
(i) Production of Positive Electrode As a film forming apparatus, a high frequency induction thermal plasma generator (TP-12010) manufactured by JEOL Ltd. having a chamber with an internal volume of 6250 cm 3 and a thermal plasma generation source was used. As the thermal plasma generation source, a torch made of a silicon nitride tube having a diameter of 42 mm and a copper induction coil surrounding the torch were used.

ステージ上には、Alを含むシート状の集電体(5×20cm、厚さ20μm)を配置した。その後、アルゴンガスを用いてチャンバー内の空気を置換した。
チャンバーにアルゴンガスを流量50L/minで導入し、酸素ガスを流量30L/minで導入した。チャンバー内の圧力は18kPaとした。誘導コイルに42kW、周波数3.5MHzの高周波電圧を印加し、熱プラズマを発生させた。
A sheet-like current collector (5 × 20 cm, thickness 20 μm) containing Al was placed on the stage. Thereafter, the air in the chamber was replaced with argon gas.
Argon gas was introduced into the chamber at a flow rate of 50 L / min, and oxygen gas was introduced at a flow rate of 30 L / min. The pressure in the chamber was 18 kPa. A high frequency voltage of 42 kW and a frequency of 3.5 MHz was applied to the induction coil to generate thermal plasma.

原料には、Li2OとCo34との混合物を用いた。Li2Oは30μm以下に分級した。Co34の(体積基準の)平均粒径D50は5μmとした。Li2OとCo34は、化学量論比でLi:Co=1.3:1となるように混合した。アルゴンガスを50L/min、酸素ガスを30L/minで一本の流路に導入し、これらの混合ガスを2方向からチャンバーに導入した。ここでは、トーチの軸方向からのガス導入量と、トーチの軸方向と略垂直な方向からのガス導入量との比率(以下、Dx:Dyとする)を35:45とした。 As a raw material, a mixture of Li 2 O and Co 3 O 4 was used. Li 2 O was classified to 30 μm or less. The average particle diameter D50 (based on volume) of Co 3 O 4 was 5 μm. Li 2 O and Co 3 O 4 were mixed so that the stoichiometric ratio was Li: Co = 1.3: 1. Argon gas was introduced into one flow path at 50 L / min and oxygen gas at 30 L / min, and these mixed gases were introduced into the chamber from two directions. Here, the ratio of the gas introduction amount from the axial direction of the torch and the gas introduction amount from the direction substantially perpendicular to the axial direction of the torch (hereinafter referred to as D x : D y ) was set to 35:45.

集電体の一方の面をそれぞれ5×5cm程度の大きさである第1領域〜第4領域に分けて、活物質層Aの成膜を行った。原料の熱プラズマ中への供給速度は、0.10g/minとした。まず、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向における他方の端部(第2端部)側の領域(第4領域)に300分間成膜を行い、厚さ15μmの膜を形成させた。次に、第4領域と隣接する領域(第3領域)に450分間成膜を行い、厚さ22μmの膜を形成した。さらに、第3領域と隣接する領域(第2領域)に680分間成膜を行い、厚さ33μmの膜を形成させた。最後に、第2領域と隣接する、一方の端部(第1端部)側の領域(第1領域)に1015分間成膜を行い、厚さ50μmの膜を形成させた。これにより、厚さが集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において段階的に小さくなっている活物質層Aを形成させた。なお、活物質層Aの厚さは、それぞれの領域毎に3点の厚さを測定し、平均を求めた。   The active material layer A was formed by dividing one surface of the current collector into first to fourth regions each having a size of about 5 × 5 cm. The supply rate of the raw material into the thermal plasma was 0.10 g / min. First, a film is formed for 300 minutes in a region (fourth region) on the other end (second end) side in a predetermined direction from one end in the longitudinal direction of the current collector to the other end. A film having a thickness of 15 μm was formed. Next, a film was formed for 450 minutes in a region (third region) adjacent to the fourth region to form a film having a thickness of 22 μm. Further, a film was formed for 680 minutes in a region adjacent to the third region (second region) to form a film having a thickness of 33 μm. Finally, a film was formed for 1015 minutes in a region (first region) adjacent to the second region on one end (first end) side to form a film having a thickness of 50 μm. Thus, an active material layer A having a thickness that gradually decreases in a predetermined direction from one end portion to the other end portion in the longitudinal direction of the current collector was formed. Note that the thickness of the active material layer A was measured at three points for each region, and the average was obtained.

その後、集電体の他方の面を、上記と同様に第1領域〜第4領域に分けて、活物質層Bの成膜を行った。原料の熱プラズマ中への供給速度は、第2活物質層と同様に0.10g/minとした。成膜の際の集電体付近の温度は、500℃程度とした。まず、活物質層Aの第4領域と対応する第4領域に200分間成膜し、厚さ10μmの膜を形成させた。活物質層Aの第3領域と対応する第3領域に300分間成膜し、厚さ15μmの膜を形成させた。さらに、活物質層Aの第2領域と対応する第2領域に450分間成膜し、厚さ22μmの膜を形成させた。最後に、活物質層Aの第1領域と対応する第1領域に675分成膜し、厚さ33μmの膜を形成させた。これにより、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において厚さが段階的に小さくなっている活物質層Bを形成させた。活物質層Bの厚さは、活物質層Aと同様にして求めた。上記において、活物質層Aは第2活物質層に相当し、活物質層Bは第1活物質層に相当する。   Thereafter, the other surface of the current collector was divided into a first region to a fourth region in the same manner as described above, and an active material layer B was formed. The supply rate of the raw material into the thermal plasma was set to 0.10 g / min similarly to the second active material layer. The temperature in the vicinity of the current collector during film formation was about 500 ° C. First, a film having a thickness of 10 μm was formed in a fourth region corresponding to the fourth region of the active material layer A for 200 minutes. A film having a thickness of 15 μm was formed in the third region corresponding to the third region of the active material layer A for 300 minutes. Furthermore, a film having a thickness of 22 μm was formed in the second region corresponding to the second region of the active material layer A for 450 minutes. Finally, a film having a thickness of 33 μm was formed in a first region corresponding to the first region of the active material layer A for 675 minutes. As a result, an active material layer B having a thickness gradually reduced in a predetermined direction from one end portion to the other end portion in the longitudinal direction of the current collector was formed. The thickness of the active material layer B was determined in the same manner as the active material layer A. In the above, the active material layer A corresponds to the second active material layer, and the active material layer B corresponds to the first active material layer.

X線回折測定により、実施例1において、LiCoO2を含む活物質層が形成されていることを確認した。 It was confirmed by X-ray diffraction measurement that an active material layer containing LiCoO 2 was formed in Example 1.

正極における活物質の充填率を、活物質層の厚みおよび重量から求めたところ、90%であった。その後、円筒型の電池ケースに収容可能な幅に、正極を裁断した。   When the filling rate of the active material in the positive electrode was determined from the thickness and weight of the active material layer, it was 90%. Thereafter, the positive electrode was cut to a width that can be accommodated in a cylindrical battery case.

[活物質層の割れおよび剥がれの評価]
Φ5mmのSUSの巻き芯に、作製した正極を巻きつけた。正極の第4領域側の端部から巻き始め、外周側に第1領域側の端部が配されるように巻きつけた。正極を確認したところ、活物質層の割れや剥がれは確認されなかった。
[Evaluation of cracking and peeling of active material layer]
The produced positive electrode was wound around a SUS core having a diameter of 5 mm. Winding was started from the end of the positive electrode on the fourth region side, and wound so that the end of the first region side was arranged on the outer peripheral side. When the positive electrode was confirmed, no cracking or peeling of the active material layer was confirmed.

(ii)負極の作製
負極活物質である150重量部の黒鉛と、負極結着剤である9重量部のSBRと、増粘剤である1.5重量部のCMCと、適量の水とを混合し、負極合剤ペーストを調製した。
(ii) Preparation of negative electrode 150 parts by weight of graphite as a negative electrode active material, 9 parts by weight of SBR as a negative electrode binder, 1.5 parts by weight of CMC as a thickener, and an appropriate amount of water The mixture was mixed to prepare a negative electrode mixture paste.

負極集電体である厚さ8μmの銅箔の両面に、負極剤ペーストを塗布し、乾燥させた。乾燥後の塗膜をローラで圧延して、シート状の集電体と、負極活物質層とを有する負極を作製した。集電体の厚さと負極活物質層の厚さの合計(負極の厚さ)両面は、190μmとした。その後、円筒型の電池ケースに収容可能な幅に、負極を裁断した。   A negative electrode agent paste was applied to both sides of a copper foil having a thickness of 8 μm, which was a negative electrode current collector, and dried. The dried coating film was rolled with a roller to produce a negative electrode having a sheet-like current collector and a negative electrode active material layer. Both sides of the total thickness of the current collector and the negative electrode active material layer (negative electrode thickness) were 190 μm. Thereafter, the negative electrode was cut to a width that could be accommodated in a cylindrical battery case.

(iii)非水電解質の調製
非水溶媒に対して、溶質であるLiPF6を1.25mol/Lの濃度で溶解させて、非水電解質を調製した。非水溶媒には、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とジメチルカーボネート(DMC)の体積割合1:1:8の混合溶媒に、添加剤として4体積%のビニレンカーボネート(VC)を添加したものを用いた。
(Iii) Preparation of non-aqueous electrolyte A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 as a solute at a concentration of 1.25 mol / L in a non-aqueous solvent. The non-aqueous solvent is a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) in a volume ratio of 1: 1: 8, and 4% by volume of vinylene carbonate (VC) as an additive. What was added was used.

(iv)非水電解質二次電池の作製
以下に示す手順で、図3に示す円筒型の非水電解質二次電池を作製した。
正極35の集電体には、アルミの正極リード35aの一端を接続した。負極36の集電体には、銅の負極リード36aの一端を接続した。
正極35と負極36とを、これらの間にセパレータ37を介して捲回し、円柱状の電極群を作製した。このとき、正極35の集電体の一方の端部が電極群の外周側に配置され、他方の端部が中心に配置されるようにした。電極群において、第1活物質層を内側に配し、第2活物質層を外側に配した。
(Iv) Production of Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 3 was produced by the following procedure.
One end of an aluminum positive electrode lead 35 a was connected to the current collector of the positive electrode 35. One end of a copper negative electrode lead 36 a was connected to the current collector of the negative electrode 36.
The positive electrode 35 and the negative electrode 36 were wound through a separator 37 between them to produce a columnar electrode group. At this time, one end of the current collector of the positive electrode 35 was arranged on the outer peripheral side of the electrode group, and the other end was arranged in the center. In the electrode group, the first active material layer was disposed on the inner side, and the second active material layer was disposed on the outer side.

得られた電極群の両端面を、上部絶縁板38aおよび下部絶縁板38bで挟み、所定の大きさの円筒型の電池ケース31に収容した。負極リード36aの他端を電池ケース31の内底面に接続した。その後、非水電解質5gを電池ケース31に注液し、減圧下で、電極群に非水電解質を含浸させた。   Both end surfaces of the obtained electrode group were sandwiched between an upper insulating plate 38a and a lower insulating plate 38b and accommodated in a cylindrical battery case 31 having a predetermined size. The other end of the negative electrode lead 36 a was connected to the inner bottom surface of the battery case 31. Thereafter, 5 g of the nonaqueous electrolyte was poured into the battery case 31, and the electrode group was impregnated with the nonaqueous electrolyte under reduced pressure.

その後、正極リード35aの他端を封口体32の下面に接続した。
電池ケース31の開口部の端部を、ガスケット33を介して封口体32にかしめつけた。これにより、設計容量が337mAhである円筒型の非水電解質二次電池を作製した。
Thereafter, the other end of the positive electrode lead 35 a was connected to the lower surface of the sealing body 32.
The end of the opening of the battery case 31 was caulked to the sealing body 32 via the gasket 33. Thereby, a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery having a design capacity of 337 mAh was produced.

《実施例2》
N−メチル−2−ピロリドン(NMP)と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF、(株)クレハ製の#7200)とアセチレンブラックを2:98:2の重量割合で混合して、樹脂溶液(以下、第1層溶液ともいう)を調製した。
Example 2
N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), polyvinylidene fluoride (PVDF, # 7200 manufactured by Kureha Co., Ltd.) and acetylene black were mixed at a weight ratio of 2: 98: 2 to obtain a resin solution (hereinafter referred to as No. 1). Also referred to as a one-layer solution).

ECとEMCとジエチルカーボネート(DEC)とを、2:3:5の体積割合で含む混合溶媒に、溶質であるLiPF6を1.25mol/Lの濃度で溶解させて、液状の非水電解質を調製した。この液状の非水電解質と、PVDF((株)クレハ製の#8500)と、ジメチルカーボネート(DMC)とを、3:45:52重量割合で混合して、樹脂溶液(以下、第2層溶液ともいう)を調製した。 In a mixed solvent containing EC, EMC, and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 2: 3: 5, LiPF 6 as a solute is dissolved at a concentration of 1.25 mol / L, and a liquid non-aqueous electrolyte is obtained. Prepared. This liquid non-aqueous electrolyte, PVDF (# 8500 manufactured by Kureha Co., Ltd.), and dimethyl carbonate (DMC) are mixed at a weight ratio of 3:45:52 to obtain a resin solution (hereinafter, second layer solution). (Also called).

実施例1と同様の正極を、上記の第1層溶液に10秒浸漬し、正極に第1層溶液を含浸させた後、80℃で15分間乾燥させた。その後、第2層溶液に浸漬し、活物質層にポリマーゲルを含ませた。これにより、実施例2の正極を作製した。   A positive electrode similar to that of Example 1 was immersed in the first layer solution for 10 seconds, and the positive electrode was impregnated with the first layer solution, and then dried at 80 ° C. for 15 minutes. Then, it was immersed in the 2nd layer solution, and the polymer gel was included in the active material layer. This produced the positive electrode of Example 2.

作製した正極について、実施例1と同様に評価したところ、活物質層の割れや剥がれは確認されなかった。   When the produced positive electrode was evaluated in the same manner as in Example 1, no cracking or peeling of the active material layer was confirmed.

上記の正極を用いたこと以外、実施例1と同様にして、円筒型の非水電解質二次電池を作製した。   A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the above positive electrode was used.

《参考例》
集電体の両面を、実施例1の巻き外側と同様に成膜した。実施例1と同様にして、巻き芯に極板を巻きつけたところ、巻き始め側において活物質が剥がれ落ちた。そのため、円筒型の電池を作製することができなかった。
《Reference example》
Both surfaces of the current collector were formed in the same manner as in the winding outside of Example 1. When the electrode plate was wound around the winding core in the same manner as in Example 1, the active material was peeled off on the winding start side. Therefore, a cylindrical battery could not be manufactured.

《比較例1》
実施例1と同様のシート状の集電体の片面のほぼ全面に対して、実施例1と原料の供給速度で1320分間成膜し、厚さ22μm、の活物質層Aを形成した。その後、集電体の反対の面のほぼ全面に対して、実施例1と同様の原料の供給速度で1320分間成膜分間成膜し、厚さ22μmの活物質層Bを形成した。これにより、比較例1の正極を作製した。
比較例1の活物質層AおよびBの厚さは、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において、ほとんど変化していなかった。作製した正極について、実施例1と同様に評価したところ、活物質層が集電体から剥がれた。そのため、円筒型の電池を作製することができなかった。
<< Comparative Example 1 >>
An active material layer A having a thickness of 22 μm was formed on almost the entire surface of one side of a sheet-like current collector similar to that of Example 1 for 1320 minutes at the same feed rate as in Example 1. Thereafter, a film was formed for almost 1320 minutes at the same raw material supply rate as in Example 1 over almost the entire opposite surface of the current collector to form an active material layer B having a thickness of 22 μm. Thereby, the positive electrode of Comparative Example 1 was produced.
The thicknesses of the active material layers A and B of Comparative Example 1 hardly changed in a predetermined direction from one end portion to the other end portion in the longitudinal direction of the current collector. When the produced positive electrode was evaluated in the same manner as in Example 1, the active material layer was peeled off from the current collector. Therefore, a cylindrical battery could not be manufactured.

《比較例2》
ステージ上にAu板からなる集電体(厚さ1mm)を配置し、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、集電体上に活物質層を形成した。ターゲットには、LiCoO2を用いた。ターゲットの径は3インチとした。ステージ上の集電体とターゲットとの距離は、3.5cmとした。
<< Comparative Example 2 >>
A current collector (thickness 1 mm) made of an Au plate was placed on the stage, and an active material layer was formed on the current collector using a magnetron sputtering apparatus. LiCoO 2 was used as a target. The target diameter was 3 inches. The distance between the current collector on the stage and the target was 3.5 cm.

ロータリーポンプと拡散ポンプとを用いて、チャンバー内の真空度を5×10-2Paとした。その後、チャンバー内の真空度が1Paとなるように、チャンバー内にアルゴンガスを流量8×10-2L/minで導入し、酸素ガスを流量2×10-2L/minで導入した。ターゲットに80W、周波数13.56MHzの高周波電圧を印加し、プラズマを発生させた。 The degree of vacuum in the chamber was set to 5 × 10 −2 Pa using a rotary pump and a diffusion pump. Thereafter, argon gas was introduced into the chamber at a flow rate of 8 × 10 −2 L / min and oxygen gas was introduced at a flow rate of 2 × 10 −2 L / min so that the degree of vacuum in the chamber was 1 Pa. A high frequency voltage of 80 W and a frequency of 13.56 MHz was applied to the target to generate plasma.

集電体付近の温度を300℃とし、集電体の一方の面をそれぞれ5×5cm程度の大きさである第1領域〜第4領域に分けて、活物質層Aの成膜を行った。まず、集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向における他方の端部(第2端部)側の領域(第4領域)に900分間成膜を行い、厚さ15μmの膜を形成させた。次に、第4領域と隣接する領域(第3領域)に1320分間成膜を行い、厚さ22μmの膜を形成した。さらに、第3領域と隣接する領域(第2領域)に1980分間成膜を行い、厚さ33μmの膜を形成させた。最後に、第2領域と隣接する、一方の端部(第1端部)側の領域(第1領域)に3000分間成膜を行い、厚さ50μmの膜を形成させた。これにより、厚さが集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において段階的に小さくなっている活物質層Aを形成させた。   The temperature in the vicinity of the current collector was set to 300 ° C., and one surface of the current collector was divided into first to fourth regions each having a size of about 5 × 5 cm, and the active material layer A was formed. . First, a film is formed for 900 minutes on a region (fourth region) on the other end (second end) side in a predetermined direction from one end in the longitudinal direction of the current collector to the other end. A film having a thickness of 15 μm was formed. Next, a film was formed for 1320 minutes in a region (third region) adjacent to the fourth region to form a film having a thickness of 22 μm. Further, a film was formed in a region adjacent to the third region (second region) for 1980 minutes to form a film having a thickness of 33 μm. Finally, film formation was performed for 3000 minutes on a region (first region) adjacent to the second region on one end (first end) side to form a film having a thickness of 50 μm. Thus, an active material layer A having a thickness that gradually decreases in a predetermined direction from one end portion to the other end portion in the longitudinal direction of the current collector was formed.

その後、集電体の他方の面を、上記と同様に第1領域〜第4領域に分けて、活物質層Bの成膜を行った。成膜の際の集電体付近の温度は、300℃程度とした。まず、活物質層Aの第4領域と対応する第4領域に600分間成膜し、厚さ10μmの膜を形成させた。活物質層Aの第3領域と対応する第3領域に900分間成膜し、厚さ15μmの膜を形成させた。さらに、活物質層Aの第2領域と対応する第2領域に450分間成膜し、厚さ22μmの膜を形成させた。最後に、活物質層の第1領域と対応する第1領域に675分成膜し、厚さ33μmの膜を形成させた。これにより、厚さが集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において段階的に小さくなっている活物質層Bを形成させた。上記において、活物質層Aは第2活物質層に相当し、活物質層Bは第1活物質層に相当する。その後、500℃で1時間焼成し、LiCoO2の結晶性を向上させ、正極を作製した。 Thereafter, the other surface of the current collector was divided into a first region to a fourth region in the same manner as described above, and an active material layer B was formed. The temperature in the vicinity of the current collector during film formation was about 300 ° C. First, a film having a thickness of 10 μm was formed in a fourth region corresponding to the fourth region of the active material layer A for 600 minutes. A film having a thickness of 15 μm was formed in the third region corresponding to the third region of the active material layer A for 900 minutes. Furthermore, a film having a thickness of 22 μm was formed in the second region corresponding to the second region of the active material layer A for 450 minutes. Finally, a film having a thickness of 33 μm was formed in the first region corresponding to the first region of the active material layer for 675 minutes. Thus, an active material layer B having a thickness that gradually decreases in a predetermined direction from one end portion to the other end portion in the longitudinal direction of the current collector was formed. In the above, the active material layer A corresponds to the second active material layer, and the active material layer B corresponds to the first active material layer. Then baked 1 hour at 500 ° C., to improve the crystallinity of LiCoO 2, to produce a positive electrode.

活物質層に対してICP分析を行ったところ、活物質層における元素比は、Li:Co=0.98:1であることが確認できた。
上記の正極を用いたこと以外、実施例1と同様にして円筒型電池を作製した。
When ICP analysis was performed on the active material layer, it was confirmed that the element ratio in the active material layer was Li: Co = 0.98: 1.
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the above positive electrode was used.

[電池の評価]
実施例1、2および比較例2の電池について、Li/Li+を基準として3.05〜4.25Vの範囲で20サイクルの充放電を行い、0.2C初期の放電容量および20サイクル目の放電容量を測定した。温度条件は20℃とした。結果を表1に示す。
[Battery evaluation]
The batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 2 were charged and discharged for 20 cycles in the range of 3.05 to 4.25 V with respect to Li / Li + , and the initial discharge capacity of 0.2C and the 20th cycle The discharge capacity was measured. The temperature condition was 20 ° C. The results are shown in Table 1.

Figure 2013051028
Figure 2013051028

充放電を行った後、各実施例および比較例の電池を分解して電極群を取り出し、正極の剥がれの有無を確認した。実施例1および実施例2のいずれにおいても、活物質層の割れや剥がれは確認されなかった。   After charging / discharging, the batteries of the examples and comparative examples were disassembled, the electrode group was taken out, and the presence or absence of peeling of the positive electrode was confirmed. In both Example 1 and Example 2, no cracking or peeling of the active material layer was confirmed.

一方、比較例2の電池は、活物質層が集電体から剥がれていた。スパッタリングで形成した活物質層は、活物質の充填率が過剰に高い。そのため、電極の柔軟性が不十分となり、充放電に伴う膨張および収縮を緩和できず、活物質層が集電体から剥がれたと考えられる。   On the other hand, in the battery of Comparative Example 2, the active material layer was peeled off from the current collector. The active material layer formed by sputtering has an excessively high filling rate of the active material. Therefore, the flexibility of the electrode becomes insufficient, the expansion and contraction associated with charge / discharge cannot be relieved, and the active material layer is considered to have peeled from the current collector.

比較例3に対し、実施例1〜2では、20サイクル目の放電容量が大きくなっていた。
比較例3は、活物質が緻密に成膜されたことにより、充放電に伴う膨張収縮に耐えられず集電体から活物質層が剥れ、容量が大幅に低下したと考えられる。活物質層がポリマーゲルを含む実施例2は、実施例1よりも更に20サイクル目の放電容量が向上していた。
Compared to Comparative Example 3, in Examples 1 and 2, the discharge capacity at the 20th cycle was large.
In Comparative Example 3, it is considered that the active material was densely formed, so that the active material layer was peeled off from the current collector without being able to withstand the expansion and contraction associated with charge and discharge, and the capacity was greatly reduced. In Example 2 in which the active material layer contains a polymer gel, the discharge capacity at the 20th cycle was further improved than in Example 1.

以上より、本発明の非水電解質二次電池用正極は、高容量であり、かつ活物質層が集電体から剥がれにくいことがわかった。   From the above, it was found that the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a high capacity and the active material layer is difficult to peel off from the current collector.

本発明によれば、高容量であり、かつ特に活物質層が集電体から剥がれにくい非水電解質二次電池用正極および非水電解質二次電池を提供することができる。本発明の非水電解質二次電池は、携帯電話などの小型電子機器や、大型の電子機器等の電源として有用である。   According to the present invention, it is possible to provide a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery that have a high capacity and in particular the active material layer is difficult to peel off from the current collector. The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is useful as a power source for small electronic devices such as mobile phones and large electronic devices.

1 チャンバー
2 誘導コイル
3 ステージ
4 集電体
5 排気ポンプ
6a、6b ガス供給源
7a、7b バルブ
8 原料供給源
9 電源
10 トーチ
11 ガス供給口
12 原料供給口
20 集電体
21 第1活物質層
22 第2活物質層
23 第1端部
24 第2端部
31 電池ケース
32 封口体
33 ガスケット
35 正極
35a 正極リード
36 負極
36a 負極リード
37 セパレータ
38a 上部絶縁板
38b 下部絶縁板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Induction coil 3 Stage 4 Current collector 5 Exhaust pump 6a, 6b Gas supply source 7a, 7b Valve 8 Raw material supply source 9 Power supply 10 Torch 11 Gas supply port 12 Raw material supply port 20 Current collector 21 First active material layer 22 Second Active Material Layer 23 First End 24 Second End 31 Battery Case 32 Sealing Body 33 Gasket 35 Positive Electrode 35a Positive Electrode Lead 36 Negative Electrode 36a Negative Electrode Lead 37 Separator 38a Upper Insulating Plate 38b Lower Insulating Plate

Claims (9)

長尺かつシート状の集電体と、前記集電体の一方の面に形成された第1活物質層と、を有し、
前記第1活物質層の厚さが、前記集電体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かう所定方向において、連続的または段階的に小さくなっており、
前記第1活物質層が、Liおよび遷移金属元素Meを含む複合酸化物からなる活物質を含み、
前記第1活物質層における前記活物質の充填率が85〜95%である、非水電解質二次電池用正極。
A long and sheet-like current collector, and a first active material layer formed on one surface of the current collector,
The thickness of the first active material layer is reduced continuously or stepwise in a predetermined direction from one end to the other end in the longitudinal direction of the current collector,
The first active material layer includes an active material composed of a composite oxide containing Li and a transition metal element Me;
The positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries whose filling rate of the said active material in a said 1st active material layer is 85 to 95%.
前記集電体の他方の面に形成された第2活物質層、を更に有し、
前記第2活物質層の厚さが、前記所定方向において、連続的または段階的に小さくなっており、
前記第2活物質層が、Liおよび遷移金属元素Meを含む複合酸化物からなる活物質を含み、
前記第2活物質層における前記活物質の充填率が85〜95%である、請求項1記載の非水電解質二次電池用正極。
A second active material layer formed on the other surface of the current collector,
A thickness of the second active material layer is reduced continuously or stepwise in the predetermined direction;
The second active material layer includes an active material made of a composite oxide containing Li and a transition metal element Me;
The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a filling rate of the active material in the second active material layer is 85 to 95%.
前記第1活物質層の平均厚さが、前記第2活物質層の平均厚さよりも小さい、請求項2記載の非水電解質二次電池用正極。   The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein an average thickness of the first active material layer is smaller than an average thickness of the second active material layer. 前記活物質が、結着剤を含まない堆積膜を形成している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用正極。   The positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the active material forms a deposited film that does not contain a binder. 前記堆積膜が、樹枝状の活物質粒子を含み、前記樹枝状の活物質粒子が、前記集電体側の底部から前記堆積膜の表面側に向かって、複数の枝部に分岐している、請求項4記載の非水電解質二次電池用正極。   The deposited film includes dendritic active material particles, and the dendritic active material particles are branched into a plurality of branches from the bottom on the current collector side toward the surface side of the deposited film. The positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries of Claim 4. さらに、前記樹枝状の活物質粒子間に、イオン伝導性を有するポリマーゲルを含み、前記ポリマーゲルが、非水電解質、導電助材およびこれらを保持するポリマーを含む、請求項5記載の非水電解質二次電池用正極。   The non-aqueous solution according to claim 5, further comprising a polymer gel having ion conductivity between the dendritic active material particles, wherein the polymer gel includes a non-aqueous electrolyte, a conductive additive, and a polymer holding them. Positive electrode for electrolyte secondary battery. 正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在する多孔質絶縁層、および非水電解質を具備し、
前記正極と前記負極と前記多孔質絶縁層とが捲回されて電極群を構成しており、
前記正極が、請求項1記載の正極であり、
前記一方の端部が前記電極群の外周側に配置され、前記他方の端部が中心に配置されている、非水電解質二次電池。
Comprising a positive electrode, a negative electrode, a porous insulating layer interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte;
The positive electrode, the negative electrode, and the porous insulating layer are wound to form an electrode group,
The positive electrode according to claim 1,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the one end is disposed on the outer peripheral side of the electrode group, and the other end is disposed in the center.
正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在する多孔質絶縁層、および非水電解質を具備し、
前記正極と前記負極と前記多孔質絶縁層とが捲回されて電極群を構成しており、
前記正極が、請求項2〜6のいずれか1項に記載の正極であり、
前記一方の端部が前記電極群の外周側に配置され、前記他方の端部が中心に配置されている、非水電解質二次電池。
Comprising a positive electrode, a negative electrode, a porous insulating layer interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte;
The positive electrode, the negative electrode, and the porous insulating layer are wound to form an electrode group,
The positive electrode is the positive electrode according to any one of claims 2 to 6,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the one end is disposed on the outer peripheral side of the electrode group, and the other end is disposed in the center.
前記電極群において、前記第1活物質層が内側に配され、前記第2活物質層が外側に配されている、請求項8記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8, wherein in the electrode group, the first active material layer is disposed on the inner side and the second active material layer is disposed on the outer side.
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